水力タービンに位置エネルギーまたは運動エネルギーを与えると、水力タービンは回転し始めます。発電機を水力タービンに接続すれば、発電機は発電を開始できます。水位を上げてタービンを洗浄すると、タービンの回転速度が上がります。したがって、水位差が大きいほど、タービンが得る運動エネルギーが大きくなり、変換可能な電気エネルギーも高くなります。これが水力発電の基本原理です。
エネルギー変換プロセスは、上流の水の重力ポテンシャルエネルギーが水流の運動エネルギーに変換されるというものです。水がタービンを通過する際、運動エネルギーがタービンに伝達され、タービンが発電機を駆動して運動エネルギーを電気エネルギーに変換します。したがって、これは機械エネルギーを電気エネルギーに変換するプロセスです。
水力発電所の自然条件が異なるため、水力発電機の容量と速度は大きく異なります。一般的に、衝動タービンで駆動される小型水力発電機や高速水力発電機は水平構造を採用することが多いのに対し、大型および中速発電機は垂直構造を採用することが多いです。ほとんどの水力発電所は都市から遠く離れているため、通常は長い送電線を通して負荷に電力を供給する必要があり、そのため電力系統は水力発電機の運転安定性に対してより高い要求を課しています。モーターパラメータを慎重に選択する必要があり、ローターの慣性モーメントに対する要求も大きくなっています。したがって、水力発電機の外観は蒸気タービン発電機とは異なり、ローターの直径が大きく、長さが短くなっています。水力発電機の起動と系統連系に必要な時間は比較的短く、運転配分は柔軟です。一般的な発電に加えて、ピークカットユニットや非常用予備ユニットに特に適しています。水力タービン発電機の最大容量は700,000キロワットに達しています。
発電機の原理については、高校物理で十分に理解されており、その動作原理は電磁誘導の法則と電磁力の法則に基づいています。したがって、その構造の一般的な原理は、適切な磁気伝導性と導電性材料を用いて磁気回路と回路を形成し、相互の電磁誘導によって電磁力を発生させ、エネルギー変換の目的を達成することです。
水力タービン発電機は水力タービンによって駆動されます。ローターは短く太く、起動および系統連系に必要な時間が短く、運転配分が柔軟です。一般的な発電に加え、ピークカットユニットや非常用予備ユニットとしても特に適しています。水力タービン発電機ユニットの最大容量は80万キロワットに達しています。
ディーゼル発電機は内燃機関によって駆動されます。始動が速く操作も容易ですが、発電コストが高いのが特徴です。主に非常用バックアップ電源として、あるいは大規模電力網が届かない地域や移動式発電所などで使用されます。出力は数キロワットから数キロワットの範囲です。ディーゼルエンジンの軸にかかるトルク出力は周期的に変動するため、共振や軸破損事故を防ぐ必要があります。
水力発電機の回転速度は、発生する交流の周波数を決定します。この周波数の安定性を確保するためには、回転子の回転速度を安定させる必要があります。回転速度を安定させるために、原動機（水力タービン）の回転速度を閉ループ制御方式で制御します。送電される交流電力の周波数信号をサンプリングし、水力タービンのガイドベーンの開閉角度を制御する制御システムにフィードバックすることで、水力タービンの出力電力を制御します。このフィードバック制御の原理により、発電機の回転速度を安定させることができます。
投稿日時：2022年10月8日
